JP2623990B2 - スローアウェイチップ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、台金の角部にダイヤモ
ンド等の超高硬度焼結体の切刃部材を配したスローアウ
ェイチップに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種のスローアウェイチップ
（以下、チップと略称する。）は、切屑の排出性を良好
にするため、チップブレーカの表面あらさを極めて良好
に仕上げている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来のチ
ップにおいては、チップブレーカによって切屑が渦巻き
状にカールしにくいという欠点があった。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記欠点を解決するた
め、種々の実験を繰り返した結果、チップの切刃部分に
超高硬度焼結体を使用した場合には、切れ味が向上して
切削抵抗が低下する点では優れた性能が得られるもの
の、チップブレーカの表面あらさが極めて小さく形成さ
れているために切屑が該チップブレーカ上を極めて円滑
に流れてしまい、このため切屑がチップブレーカ上でカ
ールすることなく排出してしまう、即ちカールしにくく
なるという知見を得た。

【０００５】本発明は、上記知見に基づきなされたもの
であって、切屑の流れに抵抗を与えることにより切屑を
カールしやすくしたものである。

【０００６】すなわち、本発明は、多角形に形成された
台金の上面角部に切刃部材を設けてなり、前記切刃部材
は、超硬合金等の高硬度焼結体と、ダイヤモンドや立方
晶窒化硼素等を主成分として焼結される超高硬度焼結体
とを層状に形成したものであって、前記超高硬度焼結体
を前記台金の周面に向けて該台金にろう付けされてお
り、少なくとも前記超高硬度焼結体の上面に、表面あら
さが０．５Ｓ以上１０．０Ｓ以下のチップブレーカを形
成したものである。ここで、チップブレーカの表面あら
さを０．５Ｓ以上１０．０Ｓ以下に設定しているのは、
０．５Ｓ未満では、該チップブレーカ上を摺動する切屑
の摺動抵抗が小さくなって、切屑がカールしにくくなる
ためであり、１０．０Ｓを越えた場合では、切屑の摺動
抵抗が大きくなって該切屑の排出性が悪化してしまうか
らである。なお、チップブレーカの幅については切削条
件に応じて適宜変更して良いが、チップブレーカの表面
粗さを上記範囲に設定することによる効果を一層確実に
発揮させるには、超高硬度焼結体上の切刃に沿う部分に
おける幅を１．０mm〜３．０mmの範囲に設定することが
好ましい。

【０００７】

【作用】本発明においては、チップブレーカの表面あら
さを０．５Ｓ以上に形成しているので、切屑がチップブ
レーカから十分な摺動抵抗を受けてカールするようにな
る。その一方、表面粗さを１０．０Ｓ以内に制限してい
るので、過剰な切削抵抗によって切屑排出性が劣化する
おそれもない。

【０００８】

【実施例】以下、図１及び図２を参照して本発明の第１
実施例を説明する。

【０００９】これらの図において符号１は本実施例に係
るチップの台金である。この台金１は、鋼や超硬合金等
を素材として全体を三角形平板状に形成してなるもの
で、三つの角部の上面側にはそれぞれ切刃部材２が固着
される切欠き１ａが当該台金１の上方及び側方に開口さ
せて形成されている。

【００１０】切刃部材２は、タングステンカーバイト
（ＷＣ）を主成分とする超硬合金からなる高硬度焼結体
３と、ダイヤモンドや立方晶窒化硼素（ＣＢＮ）等を主
成分とする超高硬度焼結体４とを層状に形成したもので
ある。この切刃部材２はその超高硬度焼結体４が台金１
の周面を向くように、すなわちチップの各角部から当該
チップの中心側へ向かうに従って、順次、超高硬度焼結
体４、高硬度焼結体３が台金１の上面に露出する向きで
切欠き１ａに挿入されてろう付け固着されている。そし
て、各切刃部材２の稜線部のうち、台金１の各角部の一
方の側に連なる稜線部には切刃Ｅが形成され、さらに、
台金１の上面には上記切刃Ｅに沿って超高硬度焼結体４
から高硬度焼結体３まで延びるチップブレーカ５が形成
されている。

【００１１】このチップブレーカ５は、切刃Ｅからチッ
プの中心側へ離間するに従って漸次台金１の下面側へ直
線的に後退する傾斜面５ａと、この傾斜面５ａの後端か
ら台金１の上面に向かって曲率半径Ｒの円弧を描きつつ
立ち上がる湾曲壁面５ｂとを有してなるもので、その表
面粗さは全面に渡って０．５Ｓ〜１０．０Ｓの範囲内に
設定されている。

【００１２】また、切刃Ｅからチップブレーカ５の後端
までの距離（以下、ブレーカ幅と称する。）ｍ及び湾曲
壁面５ｂの曲率半径Ｒは当該チップブレーカ５の全長に
渡って一定とされている。ここで、上記ブレーカ幅ｍは
切削速度や切刃Ｅの切込み深さ等の切削条件に応じて適
宜変更され得るものであるが、なるべくは１．０mm〜
３．０mmの範囲に設定することが好ましい。ブレーカ幅
ｍが１．０mmに満たない場合には切屑とチップブレーカ
５との接触長さが不足するために切屑に十分な摺動抵抗
が作用しなくなって切屑がカールしにくくなるおそれが
あり、他方、ブレーカ幅ｍが３．０mmを越える場合には
チップブレーカ５内で切屑が長く延び過ぎるために切屑
のカールする方向が安定せず、切屑の絡み付きを招くな
どかえって切屑排出性が劣化するおそれが生じるからで
ある。なお、上述した湾曲壁面５ｂの曲率半径Ｒや、台
金１の上面に対するチップブレーカ５の傾斜面５ａの傾
斜角（以下、チップすくい角と称する。）θは、上記ブ
レーカ幅ｍと同様に切削条件等に応じて適宜変更して良
いが、曲率半径Ｒを０．４mm〜１．５mm、傾斜角θを１
０゜ 〜３０゜ に設定することが好ましい。ちなみに図示
の例では曲率半径Ｒがチップブレーカ５の全長に渡って
０．８mmに、傾斜角θがチップブレーカ５の全長に渡っ
て１５゜ に設定されている。

【００１３】次に、上記のように構成されたチップの製
造手順について説明する。

【００１４】まず、切刃部材２は、高硬度焼結体３およ
び超高硬度焼結体４を同時に焼結する過程で両者を化学
結合させ、これによってある程度の広がりを持つ部材を
形成し、この部材から三角形状に切り出して形成する。
そして、この三角形状の切刃部材２を、その超高硬度焼
結体４の面を台金１の周面に向けて該台金１の切欠１ａ
にろう付けした後、チップの上下面および周面を研摩す
る。その後、チップブレーカ５を放電加工または研摩に
より形成する。この際、放電加工と研摩のいずれを選択
するかについては、チップブレーカ５の表面粗さが０．
５Ｓ〜１０．０Ｓの範囲に収まる限りいずれを選択して
も良く、例えば放電加工のみで上記の表面粗さが容易に
得られる場合にはチップブレーカ５の表面に重ねて研摩
を施す必要はない。

【００１５】しかして、以上のように形成されたチップ
においては、チップブレーカ５の表面粗さが０．５Ｓよ
りも粗くなっているから切屑に十分な摺動抵抗が与えら
れる。従って、切刃Ｅで生成された切屑がチップブレー
カ５の傾斜面５ａに沿って成長して湾曲壁面５ｂまで確
実に案内され、さらには湾曲壁面５ｂに沿って一定方向
へ確実にカールすることとなる。その一方、本実施例で
はチップブレーカ５の表面粗さが１０．０Ｓ以内に制限
されているから、切屑に過度な切削抵抗が作用して切屑
の円滑なカールが阻害されるおそれもなく、さらには切
屑の過剰な摩擦熱によって摩耗が促進されてチップの寿
命が損なわれるおそれもない。しかも、本実施例ではブ
レーカ幅ｍが１．０mm〜３．０mmの範囲に設定されてい
るから、チップブレーカ５の表面粗さを上記範囲に制限
したことによる切屑排出性の改善効果が一層確実に発揮
されることとなる。さらにまた、本実施例のチップでは
台金１の３つの角部の全てに切刃部材２が設けられてい
るから、順次各コーナでの切削が可能である。加えて、
切刃部材２を超高硬度焼結体４が周面側を向くようにろ
う付け固着することによって高価な超高硬度焼結体４を
角部の先端にのみ配置した構成であるから、チップのコ
ストの低減を図ることができる。

【００１６】なお、上記実施例においては、超硬合金か
らなる高硬度焼結体３を示したが、たとえばサーメット
等の他の焼結合金を用いてもよい。ただし、超硬合金の
ようにろう付けによって台金に確実に固定することが可
能で、かつ超高硬度焼結体と確実に化学結合することの
できる材料を選択する必要がある。

【００１７】また、チップブレーカ５の断面形状として
は、図２に示すように傾斜面５ａと湾曲壁面５ｂとを備
えたものに限らず、図３に示すようにチップの上面と平
行な平坦面５ｃと湾曲壁面５ｂとから構成されたもので
あっても良い。また、これら傾斜面５ａや平坦面５ｃを
設けることなく、全体を湾曲面で構成しても良い。さら
に、チップブレーカ５としては、図４に示すように切刃
Ｅに対して斜めに形成したものでも良く、また、図５に
示すように、各コーナによって、切刃Ｅに平行なものや
切刃に対して斜めのものなど異なる形状のものを設けて
も良い。このようなチップブレーカを有するチップの場
合には、一つのチップによって種々の切削ができるとい
う利点がある。さらにまた、チップの各コーナに切刃部
材２を設けたものを示したが、１つのコーナだけに該切
刃部材２を設けたものであってもよい。なお、チップブ
レーカを図４に示すように切刃Ｅに対して斜めに形成す
る場合のブレーカ幅ｍについては、チップブレーカ５の
うち超高硬度焼結体４上の切刃Ｅに沿う部分の幅が上述
した１．０mm〜３．０mmの範囲にあれば良い。

【００１８】次に、図６及び図７を参照して本発明の第
２実施例を説明する。ただし、図１に示すチップと共通
する構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略す
る。図６及び図７に示すチップが図１に示すチップと異
なる点は、主に切刃部材１１の形状が異なる点である。
すなわち、切刃部材１１は、高硬度焼結体３および超高
硬度焼結体４を同時に焼結する過程で両者が化学結合さ
れたある広がりを有する部材から切り出して得たもので
あり、台金１の上面側からの平面視において三角形のテ
ーパ状に形成され（図６参照）、台金１の周面側からの
側面視において長方形状に形成されている。そして、こ
の切刃部材１１も、その先端側にのみ超高硬度焼結体４
が配置されている点で上記第１実施例に示すチップと共
通しているが、超高硬度焼結体４と高硬度焼結体３との
接合面の向きが台金１の角部に連なる二つの稜線部のう
ちの一方に沿う方向へ向けられることにより、台金１の
平面視における超高硬度焼結体４の長手方向が切刃Ｅの
延在方向とほぼ一致せしめられている点で第１実施例と
異なっている。

【００１９】また、台金１および切刃部材１１には、そ
れらの上面にチップブレーカ１２が形成されている。こ
のチップブレーカ１２は上述した図１及び図２に示す第
１実施例のチップと同様に放電加工あるいは研摩によっ
て加工されてなるもので、切刃部材１１の長手方向と斜
めに交叉する方向へ延在せしめられている。そして、こ
のチップブレーカ１２の表面粗さは第１実施例と同様に
０．５Ｓ〜１０．０Ｓの範囲に設定され、またブレーカ
幅ｍは１．０mm〜３．０mmの範囲に設定されている。さ
らに、チップブレーカ１２の傾斜角θも１０゜ 〜３０゜
の範囲とされている。

【００２０】上記のように構成されたチップにおいて
は、超高硬度焼結体４長手方向が切刃Ｅの延在方向と一
致しているので、超高硬度焼結体４の使用量を増加させ
ることなく、該超高硬度焼結体４上に形成される切刃Ｅ
の長さを大きく設定できる。

【００２１】なお、図６及び図７に示すチップでは、超
高硬度焼結体４に形成された切刃Ｅが台金１の平面視に
おいて各角部の左方に位置しているが、例えば図８及び
図９に示すように切刃部材１１を超高硬度焼結体４が各
角部の右方を向くように装着し、かつチップブレーカ１
２を逆方向に形成すればいわゆる勝手違いのチップが得
られることは勿論である。

【００２２】次に、本発明について特にブレーカ幅の大
小が切屑のカールに及ぼす影響を明らかにするために幾
つかの実験例を行ったので説明する。図８及び図９に示
す構成のチップ２０を、図１０に示すようにバイトホル
ダ２１の先端部に装着し、この状態で旋盤のチャック２
２に把持された被削材Ｗの内径加工を行って切屑がカー
ルする状況を観察した。この際、実験例１〜３としてブ
レーカ幅ｍが１．０mm、１．７mm、３．０mmの３種類の
チップを用意してそれぞれ切削試験を行った。また、比
較例１〜３としてチップブレーカが無いもの及びブレー
カ幅が０．８mm、３．５mmのものの３種類のチップを製
作して同一条件で切削試験を行った。それぞれの結果を
表１に列記する。なお、表中「○」で示す部分は切屑が
逐次カールして排出された場合を表し、同様に「△」は
切屑が真直ぐ延びてしまう場合が散見されるものの概ね
良好にカールした場合を、「×」は切屑がほとんどカー
ルしなかった場合を表す。なお、切削条件は下記に示す
通りであり、また、チップのチップすくい角θは１５゜
とした。 （切削条件） ・切削速度 ……４００、８００m／min.の２段階 ・一回転当りの送り量 ……０．０８mm／rev. ・切込み深さ（ｄ：図１０参照）……０．１８ｍｍ ・被削材材質 ……アルミニウム Ａ１０５０相当品（ＪＩＳ Ｈ４０００） ・切削液 ……水溶性切削剤

【表１】

【００２３】表１によれば、ブレーカ幅ｍが１．０ｍｍ
〜３．０mmの範囲に設定された実験例１〜３では、切削
速度が４００m／min.及び８００m／min.のいずれの場合
でも切屑を概ね良好にカールさせることができるのに対
して、ブレーカ幅ｍが上記範囲を外れた比較例１〜３で
は切屑をほとんどカールさせることができず、これによ
りブレーカ幅ｍの適正範囲が明らかとなった。なお、こ
こで行った切削試験はあくまでブレーカ幅の適正範囲を
確認するための試験であり、かかる範囲を外れた場合で
もブレーカ表面粗さが０．５Ｓ〜１０．０Ｓの範囲に設
定されている限り従来のチップよりも切屑を効果的にカ
ールさせ得ることは勿論である。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、多角形
に形成された台金の上面角部に切刃部材を設けてなり、
前記切刃部材は、超硬合金等の高硬度焼結体と、ダイヤ
モンドや立方晶窒化硼素等を主成分として焼結される超
高硬度焼結体とを層状に形成したものであって、前記超
高硬度焼結体を前記台金の周面に向けて該台金にろう付
けされており、少なくとも前記超高硬度焼結体の上面
に、表面あらさが０．５Ｓ以上１０．０Ｓ以下のチップ
ブレーカが形成されたものであるから切屑にチップブレ
ーカ表面から摺動抵抗を与えることができ、これによっ
て該切屑を渦巻き状にカールさせることができる。しか
も、切刃部材を、その超高硬度焼結体が台金の周面を向
くようにろう付けすることによって、高価な超高硬度焼
結体を台金の角部にのみ配した構成であるから、チップ
のコストの低減を図ることもできる。また、チップブレ
ーカの幅を１．０mm〜３．０mmに規制した場合には、チ
ップブレーカの表面粗さを上記範囲に設定したことによ
る効果をより一層確実に発揮させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例におけるチップの平面図で
ある。

【図２】図１のII方向からの矢視図である。

【図３】第１実施例の変形例におけるチップの側面図で
ある。

【図４】第１実施例の他の変形例におけるチップの平面
図である。

【図５】第１実施例のさらに他の変形例におけるチップ
の平面図である。

【図６】第２実施例におけるチップの平面図である。

【図７】図６のVII方向からの矢視図である。

【図８】図６に示すチップに対して勝手違いのチップを
示す平面図である。

【図９】図８のIX方向からの矢視図である。

【図１０】図８及び図９に示すチップで被削材の内径加
工を行った際の状況を示す図である。

【符号の説明】

１ 台金 ２，１１ 切刃部材 ３ 高硬度焼結体 ４ 超高硬度焼結体 ５，１２ チップブレーカ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭54−44293（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−271606（ＪＰ，Ａ) 実開 昭60−113804（ＪＰ，Ｕ)

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 多角形に形成された台金の上面角部に切
   刃部材を設けてなり、前記切刃部材は、超硬合金等の高
   硬度焼結体と、ダイヤモンドや立方晶窒化硼素等を主成
   分として焼結される超高硬度焼結体とを層状に形成した
   ものであって、前記超高硬度焼結体を前記台金の周面に
   向けて該台金にろう付けされており、少なくとも前記超
   高硬度焼結体の上面に、表面あらさが０．５Ｓ以上１
   ０．０Ｓ以下のチップブレーカが形成されていることを
   特徴とするスローアウェイチップ。
2. 【請求項２】 前記超高硬度焼結体上の切刃に沿う位置
   における前記チップブレーカの幅が１．０mm〜３．０mm
   の範囲に設定されていることを特徴とする請求項１記載
   のスローアウェイチップ。